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1、目录1.前言12.Alpha气缸注油系统组成及工作原理12.1 Alpha气缸注油系统组成12.2 Alpha气缸注油系统工作原理32.2.1对定时的控制32.2.2对定量的控制43.Alpha气缸注油器43.1 Alpha气缸注油器的工作原理43.2 Alpha气缸注油器的工作模式53.2.1 主控单元（MCU）模式53.2.2 备控单元（BCU）模式63.2.3 应急模式64.Alpha气缸注油器的注油率及其计算64.1 气缸注油率不当的影响74.1.1气缸注油率高的危害74.1.2 气缸注油率低的危害74.2气缸油最佳注油率74.3气缸注油率的相关计算84.3.1 Alpha注油器相关参
2、数的计算84.3.2气缸注油率的计算94.4不同工况下的气缸注油率124.5Alpha气缸注油器的注油率控制134.6对注油量进行调节时的注意事项1519“育鲲”轮主机1.前言 在柴油机各运动部件的润滑中，以气缸油润滑的工作条件最为严酷，该工作要在高温高压下完成润滑，通常燃烧室温度高达800，压力高达6.018.0MPa，气缸套内表面温度约230，下部逐渐降低到100，高温会降低滑油黏度，加快滑油氧化变质速度，并使缸壁上的部分油膜蒸发；另外在上止点处，只能保证边界润滑条件；而且船用柴油机使用低质、高硫（一般可达2.5%3.5%）燃料时，会对气缸造成低温腐蚀，这就要求气缸油有足够的酸中和能力，以
3、避免产生磨损腐蚀。“育鲲”轮主机为MAN B&W 6S35MC型二冲程十字头式柴油机，其气缸注油润滑使用专用的润滑系统及设备（Alpha电子气缸注油器），把专用气缸油经缸壁上的注油孔（每缸均布4个）喷注到气缸壁表面进行润滑。为了保证良好的气缸润滑，需保证气缸油定时、定量的准确性，为此，MAN公司开发了新一代电子注油系统Alpha电子注油系统，该系统不仅有准确的供油定时，而且能够根据主机的平均有效压力（负荷及转速）的变化，及时调整气缸油供油量，从而保证了良好的润滑效果，降低了气缸油消耗量，减少了大气污染，延长了吊缸周期。因此，对Alpha电子气缸注油器的分析是十分有必要的，下面我们将对“育鲲”轮
4、主机Alpha气缸注油器系统的组成、工作原理，以及在各不同工况下的气缸注油率进行分析和计算。2.Alpha气缸注油系统组成及工作原理2.1 Alpha气缸注油系统组成如图1所示，为Alpha电子注油系统简图。该系统组成如下：（1）泵站和启动面板该泵站包括两立运行的泵，加热盘管，滤器和一个吸入油箱。到启动面板的电源分别供给，保证泵的安全运行。（2）注油器单元如图2所示，为注油器单元，每缸一个。各注油器的进、出口处分别设有一个充氮气的蓄压器，前者压力为2530 MP，后者压力为015 MPa。另外，每个注油器还配有反馈传感器和电磁阀。“育鲲”轮主机型号为6S35MC，每缸只有一个注油器，每个注油器
5、有四个注油柱塞。 图1 气缸油电子注油器系统(3)Alpha注油器控制单元（ALCU ）由控制注油器的三个单元主控单元（MCU）、备控单元（BCU）和转换开关单元（SBU）组成。电源为直流电24V,为了工作的可靠性,主控单元（MCU）和备控单元(BCU)的电源分两路供给，一路是普通24V电源供给，另一路是由不间断24V 电源供给。 (4)负荷传感器 负荷传感器连接油门齿条，因此把柴油机的油门刻度的百分比连续不断地送到主控单元(MCU)，从而对柴油机的负荷进行计算并检测柴油机转速。 (5)触发系统（曲轴编码器） 曲轴编码器连接在曲轴前端，信号通过一个接线盒传送到计算机面板；若曲轴前端不适于安装角
6、度编码器，则可以在飞轮端安装触发环和测速装置（“育鲲”轮即采用后者）。 (6)备用触发系统 备用触发系统由安装在飞轮端的一个盒子里的两个转速检测装置组成，因此可以将柴油机的转速信号传送到备用控制单元（BCU）。该装置也与主控单元连接以达到监视目的。 图2 气缸注油器单元 (7)人机界面（HMI）人机界面上，可以对各气缸油注油器进行单独调节，并显示出各种数值和报警，而且还可以手动进行启动油泵、对气缸预润滑等操作。2.2 Alpha气缸注油系统工作原理气缸油经油泵加压到45MPa后，送到各气缸注油器。Alpha气缸注油系统通常由主控制单元（MCU）控制。在曲轴的自由端安装了检测主机曲柄转角的角度传
7、感器，在曲轴的飞轮端安装了检测曲轴转速的速度传感器，在主机油门齿条处安装了监测主机负荷的负荷传感器，这些传感器不断地将主机的曲柄转角信号、转速信号和负荷信号送到MCU单元中去。2.2.1对定时的控制主控单元（MCU）根据曲柄转角信号确定注油定时。当某个缸的曲柄转到对应的注油定时位置时，角度传感器将曲柄转角信号送至主控单元（MCU），主控单元经过分析和计算，使注油器在柴油机压缩行程中，当第一道活塞环通过注油孔时将气缸油喷射到活塞环带，从而保证气缸和活塞的良好润滑。2.2.2对定量的控制Alpha气缸注油器每次注油量是固定的，注油频率是可变的，当主机的负荷或转速发生变化时，主控单元（MCU） 会根
8、据传感器送来的负荷信号和转速信号进行分析计算，确定此时的气缸油注油频率，并对其进行调整至适当值，以适应主机工况的变化，得到良好的润滑效果。在集控室人机界面（HMI）上，可以单独对各缸的注油率在60%200%范围内进行调节，其默认值为100%；如果在HMI上将转换开关模式置为“自动”，一但主控单元（MCU）出现故障，备控单元（BCU）将自动投入工作。备控单元是基于随机定时和RPM模式的，此时注油频率是可以自动调节的，但是注油率一般设定为原来的注油率加50%。3.Alpha气缸注油器3.1 Alpha气缸注油器的工作原理如图3 Alpha注油器结构图所示，注油器主要包括电磁阀、驱动活塞、注油器柱塞
9、、活塞行程位置传感器、球阀、弹簧、调节螺丝、活塞行程基本设定值垫圈等部件。其中调节螺丝可以调节执行活塞的行程从而可以改变柱塞每次的注油量。活塞行程基本设定值垫圈通过限制调节螺丝的向内移动，从而限制执行活塞的行程。注油时，气缸油首先经进油口来到两位三通电磁阀前。角度传感器把NO.1缸的上止点标识信号和曲轴位置触发器信号持续的传递给主控制单元（MCU），当主控单元（MCU）根据这两个信号计算出某个缸的曲柄转到了注油定时位置时，图3 Alpha电子注油器结构图会发送一个信号使相应气缸注油器的电磁阀通电。于是电磁阀的AP口导通，高压油经过电磁阀进入执行活塞右端，推动执行活塞克服弹簧力向左移动，从而推动
10、注油器柱塞移动，使柱塞缸中的气缸油进一步增压，增压后的气缸油克服球阀的弹簧力打开球阀进入气缸注油点对气缸和活塞进行润滑。在每个注油器内部都装有活塞行程位置传感器，当执行活塞移动后会送给中间接线箱一个信号，此时在中间接线箱处可以观察到发光二极管变亮，我们可以根据发光二级管的亮灭来判断注油器是否工作。当注油信号结束时，电磁阀失电AT口导通,执行活塞下面油压被释放，注油停止，一部分压力油从气缸油出口管返回泵站小油箱，一部分通过注油器本体内部通道进入油缸内，补充消耗的气缸油，为下一次注油做准备。3.2 Alpha气缸注油器的工作模式 Alpha气缸注油器系统有三种控制模式：主控制单元（MCU）模式、备
11、控单元模式（BCU）及应急模式。3.2.1 主控单元（MCU）模式 该单元基于“准确的定时”和“主机平均有效压力”控制位于注油器单元上的电磁阀向相应的各缸供油，在正常情况下都在该模式下工作。 实现方法：人机交换界面面板(HMI)上的控制开关放在“AUT0”位置即可。 (1)主机备车：辅助鼓风机运转，泵站油泵就会自动起动，注油器向气缸内注入一些气缸油预润滑。若主机随后没有启动，泵站就会自动停止。(2)主机起动运转：泵站油泵自动起动，如果柴油机三次启动失败，那么也将自动停止工作。编码器把检测到的发动机转速和定时信号，发送到主控单元；主控单元通过油门刻度发送器发来的油门信号以及人及交换界面面板(HM
12、I)中的预先设定值，运算处理各种数据后，向各缸气缸油注油器发出注油指令，各缸气缸油注油器完成注油动作，并向主控单元（MCU）反馈注油动作完成信号。(3)主机停车达到一段(预设的)时间后，泵站油泵自动停止运转。 3.2.2 备控单元（BCU）模式 备控单元BCU基于“随机定时”和“转速rpm”模式，通常设定为基本注油率加50%。 若主控单元MCU发生故障，备控单元BCU就能自动投入工作（注意：此时人机交换界面面板HMI上控制开关必须打在“AUTO”位置，这时人机交换界面面板HMI上的“BCU IN CONTROL”灯就会亮。既Alpha气缸油注油系统会自动切换到备控单元模式工作，并发出相关的提示
13、报警。备控单元模式运转，是利用装在主机飞轮上的转速采样传感器的转速信号和油门刻度发送器的油门刻度信号以及人机交换面板（HMI）中的预先设定值，运算处理各种数据后，向各缸气缸油注油发出注油指令，各缸气缸油注油器在完成注油动作后，向备控单元反馈注油动作完成信号。这时编码器不起作用，ALPHA气缸油注油器只能在无时序的工况下工作。3.2.3 应急模式在所有外部传感器（编码器、转速传感器1和2）都损坏，或MCU和BCU同时损坏，船上又无法修理的情况下，按应急模式运行。主控单元或者备控单元内部，配有冲程发生器，每秒钟发出一个脉冲信号，相当于主机60 rmin运行时外界触发器接受到的触发信号。保持电子注油
14、器一定的注油量，以维持主机60 rmin运行。应急运行模式，反馈单元仍正常工作(注油器的反馈指示灯显示注油器是否在工作)，一旦注油器停止工作，会发出反馈故障警报。但是此时主控单元的减速信号仍旧保持，备控单元系统不工作，气缸油注油器是工作在转速信号(60 rmin)和无时序的状态下，气缸油的供油率比基本供油率增加25。4.Alpha气缸注油器的注油率及其计算在绝大多数船舶中都不同程度的存在气缸注油率不当的状况，很多都偏离了选择的最佳供油率标准。据统计，近60%的船舶气缸注油率偏高，近5%的船舶气缸注油率偏低，这对气缸润滑是极为不利的。4.1 气缸注油率不当的影响4.1.1气缸注油率高的危害（1）
15、气缸油过多，容易在排气通道积碳，造成气缸的气口、废气涡轮喷嘴环、叶片流道及气管通道积碳堵塞，从而影响柴油机正常工作；（2）柴油机排气通道的积碳被引燃后，从排气管冒出大量火星，易引起船舶火灾；（3）引起扫气箱着火；（4）积碳把活塞环卡死后，引起咬缸事故；（5）加重对大气的污染。4.1.2 气缸注油率低的危害 （1）难以形成完整的油膜，致使活塞环与气缸套的磨损加剧； （2）不足以中和产生的酸，易发生酸腐蚀，加速缸套磨损； （3）使漏气增多，而漏泄的高温燃气会烧掉缸壁上的油膜，以至最终发生活塞环折断或拉缸事故。4.2气缸油最佳注油率气缸最佳注油率就是要保证气缸既充分润滑，又要防止过剩或欠缺。就气缸油本身而言，绝非是选择好油品就可达到预期效果，从使用管理来看，气缸油供油率调整是十分科学而复杂的问题。气缸油供油率是由气缸运转期间的诸多因素确定的，尽管主机制造厂家规定了标准的气缸油供油率，但由于实际运行工况十分复杂，往往使用中采用的实际供油率高于主机制造厂家的推荐值。但是，由于主机管理，工况的不同，注油率也不是多多益善的，图4为直流扫气柴油机气缸注油率与缸套磨损的
